What Do People Learn From Using Digital Fabrication Tools? by Erin Riley

사람들은 디지털 생산기술로부터 무엇을 배우는가?

by Erin Riley

3D 프린팅을 통해 무엇을 배우는지에 대한 질문에 답변하기 위하여 우리 학교에서 하는 모든 일들에 대해 더욱 깊이 생각해보게 되었다. 아이디어를 구상하고 유형의 모습으로 이끄는 것이 의미 있다는 것은 알지만, 가치를 교육적인 환경에서 분명하게 설명하는 것도 매우 중요하다. 디지털 생산의 여러 단계들을 밝히는 것도 매우 중요하다. 특히, 대부분의 배움이 일어나는 숨겨진 과정들을 명확하게 보여주는 것이 중요하다. 디지털 디자인에서 시작하여 제조 기계로의 생성으로 끝나는 디지털 생성은 물건을 생성함에 있어 디지털 방식 이전의 과정과 유사하다.

레이저 커터와 CNC 루터(CNC router)는 실톱(scroll saw)과 디자인을 자르는 방식과 비슷하다.

조각가는 점토를 첨가하는 방법으로 결과물을 완성해 간는 것과 3D printer는 플라스틱 줄들을 내려놓음으로 결과물을 생성해 나가는 방법과 유사하며, 조각가가 대리석을 끌로 제거해 나가는 방식은 CNC milling machine이 밀랍을 조각하는 것과 동일하다.

디지털 디자인은 정확성, 스케일링(비례 축소),기계들 사이 호환성 능력 및 복제 능력을 생성 과정에 추가해 준다. 학생들과 이러한 기술들을 사용하며 일을 하는 사람들은 디지털 생성이 인간과 기계의 합병이라는 것을 안다. 결과물은 일련의 복잡한 디자인 결정들을 실행하여 그들의 생각으로 형성된 창의적인 생산물이다.

나는 2D 및 3D 디자인 및 생성을 통해 학생들이 다수의 기술들을 습득하게 되는 것을 자주 목격하게 된다. 2D 및 3D 디자인의 숙달 뿐만 아니라 공간인지 발달 및 갖가지의 수학적 지식도 습득하게 된다. 또 하나의 참고할 점은, 학생들의 배움은 기술의 습득을 넘어서 디자인과 생성 과정에서의 문제들을 해결해 나가는 과정에서 강화된 비판적 사고법이 자라나게 된다.

재능을 습득하고, 자신들의 능력을 개선할 수 있는 주의력 있고 활동적인 학습자들은 디지털 생성으로 한정되지 않는다. 생성하는 그 과정 자체가 전반적으로 호기심으로 의욕을 넘치게 하고, 자발적이며 창조적인 학습을 촉진한다.
나의 경험을 뒤돌아 보는 것이 학생들이 2D 및 3D 생성 프로젝트를 통해 무엇을 배우는지에 대한 질문에 답변할 수 있게 도움을 준다. 디지털 생성에 경험이 많지 않은 나는 3년 전에 3D printer들이 교정에 도착하면서 기계들로 디자인과 생성을 시작하게 되었다.

Skills-based learning: 2D and 3D design and spatial development 기술 기준 배움: 2D 및 3D 디자인 및 공간인지 기술 발달

원 질문으로 돌아가서, 디지털 생성을 통해 실제로 무엇을 배우는가?

디지털 디자인 및 생성, 그리고 기계를 통제하여 결과물을 생성하는데 까지 습득하는 기술들의 내역이 무엇인가?

최근 디지털 생성을 이용하는 선생들이 모인 온라인 포럼에서 비슷한 주제를 다뤘다. (The K12 makerspace Google group).

온라인 대화에서 나온 주제들에는 공간 인지 추론, 수학 개념 및 2D/3D 디자인이 포함되었다.

온라인 글들에서 많은 선생들은 디자인부터 최종 생성까지의 과정에서 여러 겹의 배움의 기회들이 박혀 있다고 보는 것이 밝혀졌다.

디지털 생성어세 일어나는 기술 기반 배움을 바라는 간단 방법은 어쩌면 각 기계와 사용된 디자인 접근법을 검토하는 것이다.

3D Printer

Learning from the design process: 디자인 과정을 통한 배움

수학과 공간인지 추론: 3D 디자인 환경을 다루기. X, Y, Z 모든 면에서의 디자인, 정렬용 도구, 기하학적 모양 건축, 나누기와 합치기, 측정용 도구들, 구성 단위, 비례단위(저울일 수 도 있겠다), 비율, 회전, 미러링, 불 논리 연산 그리고 정밀함.

Learning from the fabrication process: 생성 과정에서의 배움

기계 작동: 기계 환경 설정, raft 설정, support 설정 및 infill 설정

기계의 한계를 염두에 두고 기계를 위해 디자인 하기: 모델을 작은 부분들로 나눈 후 나중에 합치기 나중에 제거 가능한 콘 형태 같은 지지대를 디자인 하기, 모델의 지지 기반 향상을 위하여 모델의 지향을 재차 수정

과정 안에서의 과학: 추가하는 공정의 기술, 슬라이싱(자르기) 및 G-code

초보자들도 Tinkercad와 같은 사용자 친화적 소프트웨어를 통해 바로 3D printing의 세계로 뛰어들 수 있다. 학생들이 사용하는 고체의 기하학적 폼들은 프린팅 과정에서의 문제점과 향후 어려움들을 예방한다. 복잡한 폼들은 양성 및 음성적 공간 사용 및 그루핑의 조작을 통해 만들어진다. 기계 작동의 학습 곡선은 낮으며 학생들이 디자인부터 생성 과정 전체에 참여하기가 쉽다. 학생들이 3D 디자인인 공간을 사용하는 것이 편해지만, 자신들의 생각들을 3D 세계로 옮길 수 있다. 3D printing에 대한 성공적인 소개 이후, 학생들은 더욱 복잡한 프로젝트들을 시도하는 것에 있어 적극적이다.

Laser Cutter

Learning from the design process: 디자인 과정에서의 배움

2D

‣ 수학과 공간 인지 추론: 2D 디자인 환경 다루기, X Y면, 기하학적 모양 건축, 나누기와 합치기, 측정용 도구들, 구성 단위, 비례단위(저울일 수 도 있겠다), 비율, 회전, 미러링, 양성 및 음성 공간 활용 그리고 정밀함.

‣ 그래픽: 벡터 디자인, 정렬 도구

‣ 배치, 순서화 및 구상화: 에칭 및 커팅 순서를 위한 레이어링

2D-3D

‣ 수학과 공간인지 추론: 2D에서 3D로의 전환 구상 (모양에서 폼으로)

Learning from the machine cutting process: 기계를 통한 자르는 과정에서의 배움:

‣ 기계 작동: 기계 환성 설정 - stroke, fill, hairline, RGB black

‣ 과정 안에 과학: 레이저 기술

The laser cutter makes 2D and 3D objects. 레이저 커터는 2D 및 3D 물체들을 만든다.

레이저 커터는 재질을 이차원적으로 자른다. 납작한 물체들은 서로 합침으로써 3차원적으로 만들 수 있다. 레이저 커터를 위해 디자인을 하는 것은 계획과 여러 조각을 생성하는 것이 포함된다. 학생들은 손으로 그린 디자인들을 벡터로 전환시켜 레이저를 통해 생성하여 2D 디자인을 빠르게 시작한다. 다음 단계는 Adobe Illustrator의 모양 그리기 도구, 펜 도구 및 모양 만들기 도구 등 기본적인 2D 디자인 도구들을 통해 그리는 것을 배우는 것이다. 레이저 커터를 통해 2D에서 3D로 전환하려는 경우, 수작업을 하게 된다. 여기서 학생들은 세월이 흘러도 변치 않은 디지털 이전의 기술을 통하여 재료의 두께를 고려하게 된다.납작한 조각들이 어떻게 펼쳐지는지 구상하고 공간인지 기술들을 사용하여 조각들이 잠재적으로 어떻게 합쳐지는지 구상하는 것이다.

CNC/Milling

Learning from the design process: 디자인 과정에서의 배움

2D

‣ 수학과 공간이지 추론: 2D 디자인 환경 다루기, X Y면, 기하학적 모양 건축, 나누기와 합치기, 측정용 도구들, 구성 단위, 비례단위(저울일 수 도 있겠다), 비율, 회전, 미러링, 양성 및 음성 공간 활용 그리고 정밀함.

‣ 그래픽: 벡터 디자인

‣ 배치, 순서화 및 구상화: 드릴링, 밀링 및 커팅 순서를 위한 레이어링

2D-3D

‣ 수학과 공간인지 추론: 소목일, 2D에서 3D로의 전환 구상 (모양에서 폼으로)

3D

‣ 수학과 공간인지 추론: 3D 디자인 환경을 다루기. X, Y, Z 모든 면에서의 디자인, 정렬용 도구 기하학적 모양 건축, 나누기와 합치기, 측정용 도구들, 구성 단위, 비례단위, 비율, 회전, 미러링, 불 논리 연산

Learning from the fabrication machine process: 생성 과정에서의 배움

‣ Routing 및 인그레이빙(새김) 소프트웨어: 도구 경로: drill, profile, pocket, V-Carve, 3D modeling, slicing, tool geometry, feeds and speeds, G-Code, measuring.

‣ 기계 작동: 재고를 싣고, X Y Z면 제로잉, 도구 변경

‣ 과정에서의 과학: CNC 및 밀링 기술

컴퓨터 수치 제어(CNC) 기계는 재료를 회전날 커터를 사용하여 필요없는 재료들을 제거하고 생성물을 만든다.

레이저 커터와 CNC는 동일한 디자인 고려사항들을 많이 가지고 있다: 두 기계 모두 레이어 사용을 필요로 하고 자르는 것을 계획하고, 디릴링 및 밀링 함에 있어 순서를 정해야 한다.

이 자른 도구의 기하학적 구조에 내재되어 있는 한계가 있는데, 이 도구는 언더컷과 코너를 처리할 수 없다.

또한 기계적인 측면에서 더욱 복잡한데, 이는 적절한 커팅 도구를 고르고 각 도구마다 독립적인 소프트웨어 도구 경로를 지정하는 부분이다. CNC기계에서는 목세공이 관여된 결과물을 통한 증가된 배움이 있다.

조각들은 재료에 tabbed 원 재질로부터 제거되고 채워져야 한다. 프로젝트들 중에는 연결, 클램핑, 필링 또는 사포질이 필요한 조각들을 만들어내는 경우도 있다.

디자인과 생성을 통해 배운 기술들은 엔지니어링, 미술, 디자인, 과학, 컴퓨터 과학 및 수학 등 실제 사회에서 적용이 된다.

이러한 중요한 기술들에 추가로, makerspace의 문화 그 자체로 학생들은 호기심과 내재적 동기 중심의독립적인 학습자들이 된다. 나는 이 부분을 Greenwich Academy의 실험실 설립 초기 이용자로 경험하게 되었다.

각 기계의 숙달 및 그들에게 전달되어야 하는 독특하고 필수적인 디자인 고려사항들은 나에게 생소했다. 내가 배운 것들은 다음과 같다:

나는 자습(독학)을 통해 이 기술을 배울 수 있다.

‣ 나는 2D 및 3D로 디자인할 수 있게 배웠고 기계들과 동원하고 재료들의 도움으로 원하는 생성물을 만들 수 있다.

‣ 새롭고 최근에 만들어진 기술들에서 자주 보이는 것과 같이 많은 자료들을 구할 수 있었다. 책, 웹사이트, 입문서, 비디오 지도 수업은 자습(독학)을 위해 언제든지 편리하게 접근 가능하다.

‣ 이것이 왜 학생들에게 중요한가: 자습(독학)을 통한 배움은 이후 많은 분야의 배움에서 학생들에게 크게 도움이 되는 부분이다.

문제가 생겼을 때 고칠 수 있도록 도움을 청할 수 있다.

‣ 제공되는 자료들을 통해 해답을 찾지 못한다면, 다른 사람들에게 물어볼 수 있다.

‣ 도무지 해결할 수 없는 상황에 닥치는 경우, 다른 사람에게 전화를 하거나, 온라인 커뮤니티를 통해 상담 받거나, 현지 makerspace에 있는 친구들을 괴롭혀 해답을 찾을 수 있다.

‣ 이것이 왜 학생들에게 중요한가: 남의 도움을 청하는 것은 부끄러운 것이 아니다.

남들에게 이 기술을 가르칠 수 있다.

‣ 내가 전문가가 아니더라도, 내 지식은 남들을 도울 수 있다.

‣ 우리가 디지털 생성 실험실을 처음 열었을 때 우리 모두 새로운 기술을 접하는 초보자들이었다. 우리 각자는 경험하는 과정에서 배움을 얻었고, 집단과 공유할 것들이 생겼다.

‣ 이것이 왜 학생들에게 중요한가: 학생들이 집합적 지식에 기여한다

나는 새로운 문제를 해결할 수 있다

‣ 특정한 문제의 해결책이 없을 경우, 여러 아이디어들을 병합하거나, 추론하거나 연결점을 찾는다.

‣ 배움에는 여러 시험들과 함께 온다. 소프트웨어가 호환되지 않을 수 있다. 다들 PC를 사용하는데 너는 Mac을 사용한다. 당신이 하고자 하는 일이 가지고 있는 자원들과 어긋날 수 있다. 우리 모두 단계적 설명을 따라 해답에 깔끔하게 도달하지 못하는 경우를 경험해 봤습니다. 이러한 경험은 우리로 하여금 조금 더 깊이 조사하게 만들고, 어쩌면 관련되었지만 다른 지식을 습득할 수 있데 되면서 그 연결고리를 찾아내게 됩니다.

‣ 이것이 왜 학생들에게 중요한가: 융통성 있고 창의적 생각을 격려한다. 이것은 배운 것들이 어떠한 상황에 새롭거나 간접적인 방법으로 적용될 수 있는 기회를 제공한다.

배움이란 한 번으로 끝나는 것이 아니다.

‣ 나는 갈수록 더욱 복잡한 문제들에 도전할 수 있다.

‣ 이러한 프로젝트들의 반복적인 성향에다가 도구들의 무제한적 다재다능함은 긍정적인 강화 주기를 형성한다. 도구들이 사용하기 까다로운 경우 또는 생각처럼 작동하지 않는 경우에도 학생들은 자신들의 디자인들을 생겨난 제약에 맞춰 조정하고 수용함을 배우게 된다. 도구들을 더욱 사용할수록, 그들은 능숙함이 증가하게 되고 결과적으로 더욱 복잡한 디자인들을 시도할 수 있게 된다.

배움에 있어서 옆으로 빠지는 것도 괜찮다.

‣ 나는 내가 내 자신을 가르칠 때에 배움의 기회들을 많이 찾는다.

‣ 자습(독학)의 여정은 새로운 아이디어로의 문들을 열어준다. 프로젝트, 프로세스 및 새로운 도구들을 우연히 발견하는 것이 아이디어를 만들어내는 세대들의 원자재와 같은 것이다. 목표로 정확히 어떻게 도달해야 하는지 모르는 경우, 진로에서 벗어나볼 수 있는 여지가 있다.

‣ 이것이 왜 학생들에게 중요한가: 학생들은 배움의 과정에서 본인들의 관심(흥미)을 따르게 된다. 학생들은 “하나의 옳은 해결책”보다 더 많은 해결책들이 있다는 것을 배운다.

질문에 답변을 하려는 상황에서, 나는 더욱 많은 질문들이 떠오른다.

‣ 더 많이 배울수록, 질문들이 많아진다.

‣ 이는 이이디어들 사이에 연결점들을 찾으려고 하는 것에서 비롯되는 것 같다. 그러나 질문들에 대한 답을 찾으려고 할수록 질문들은 더욱 늘어난다.

‣ 이것이 왜 학생들에게 중요한가: 배움은 호기심을 북돋는다.

내가 배우고 싶은 데로 배울 수 있다.

‣ 같은 목표를 달성하기 위한 다양한 방법들이 있다.

‣ 문제를 해결함에 있어 본인만의 전략을 만드는 과정으로 배움이 (본인 만의 것인) 개인적인 성향을 뛴다. 가장 능률적인 방법은 아니었어도 본인만의 해답이었으며, 이는 본인의 거대한 지식체의 일부가 된다. 어떠한 일을 하는 것에 새로운 방법들이 도입되면서 오래된 전략이 미래의 상황들에 맞춰 응용 또는 변경될 수 있고, 이는 결국 창의적인 문제 해결 어휘의 일부가 된다.

‣ 이것이 왜 학생들에게 중요한가: 창의적이고 지극히 개인적이며 의미 있는 해결책은 소중하다.

다음으로 끝맺음 하려고 한다:

디지털 생성을 통해 학교에서 무엇을 만드는 것은 창의적인 프로세스이다. 학생들은 다양한 기술과 생각하는 법들을 배움으로 그들이 더욱 뛰어난 학습자들이 될 수 있도록 도와준다.

불 논리 연산이든 문제를 조사하는 방법이든, 가장 중요한 것은 그들이 처음 아이디어 단계에서부터 최종적인 완성품 단계까지의 프로세스를 운영(이게 항해하다로 해석되는데, 말 그대로 해석하면 프로세스 내에서의 길을 찾는법으로 해석)하는 법을 배운다